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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Energieturm der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der US 40 47 517 bekannten Art.
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Es ist ein Sonnenkraftwerk bekannt, das einen an einem Turm angeordneten schwenkbaren flachen zentralen Strahlungsempfänger und auf Wagen angeordnete Heliostaten enthält, die sich synchron auf Schienen bewegen, die konzentrische Bahnen um den Turm bilden (s. beispielsweise "Wärmekraftanlagen zur Ausnutzung der Sonnenstrahlung", Verlag "Nauka", Moskau, 1966, S. 125, Fig. 1).
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Die Sonnenstrahlung fällt auf die Heliostaten ein, die jederzeit in der Weise ausgerichtet sind, daß die Rückstrahlung auf dem Empfänger auftrifft, der sich im Laufe des Tages um eine Vertikalachse dreht. Hierbei erfolgt die azimutale Verfolgung des Sonnenstandes im Laufe des Tages durch Verschiebung der Wagen auf den ringförmigen Schienenbahnen, während die Verfolgung des Zenits (der Sonnenhöhe) durch Rotation der Heliostaten um eine Horizontalachse bewirkt wird.
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Nachteilig bei der bekannten Lösung ist die Kompliziertheit der Errichtung und des Betriebes der Heliostaten, die auf den Wagen angeordnet sind, da die Genauigkeit der Orientierung in Grenzen von einigen Winkelminuten gehalten werden muß. Ist dies nicht der Fall, so trifft dann die durch die Spiegel der Heliostaten reflektierte Strahlung nicht auf den Empfänger auf. Eine derart hohe Genauigkeit der räumlichen Orientierung der Heliostaten stellt hohe Ansprüche an die Herstellung der Schienenbahnen und an die Genauigkeit der Zusammenwirkung des Systems Wagen-Schienenbahnen, was den Kraftwerksbau kompliziert und verteuert.
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Es ist auch ein Sonnenkraftwerk bekannt, das ein Feld von Heliostaten und einen zentralen Strahlungsempfänger enthält, der auf einem Turm starr angeordnet ist (vgl. US 39 24 604). Bei diesem bekannten Sonnenkraftwerk sind die Heliostaten auf dem Feld des Kraftwerks ortsfest angeordnet und weisen individuelle Mechanismen zur Verfolgung des Sonnenstandes auf. Von Nachteil ist bei dieser Lösung die Notwendigkeit einer hochgenauen - also aufwendigen - Ausführung von Mechanismen für die Nachführautomatik, denn geringfügige Abweichungen der Heliostaten von der "anvisierten" Stellung führen zum Verlassen der Grenzen des Strahlungsempfängers durch die Rückstrahlung. Zur Vergrößerung des Wirkungsgrades eines Kraftwerks, das sowohl im dynamischen Zyklus der Umwandlung der Sonnenstrahlung mit Hilfe von Dampf, als auch unter Verwendung eines lichtelektrischen Umwandlungsvorganges arbeitet, ist es außerdem notwendig, die Konzentration der Sonnenstrahlung auf den Empfänger zu erhöhen. Bei dieser Lösung kann die Erhöhung der Strahlungskonzentration jedoch nur durch Vergrößerung der Zahl der Heliostaten erreicht werden. Dies hat eine erhebliche Verteuerung des Kraftwerks zur Folge, denn die hauptsächlichen Herstellungskosten derartiger Kraftwerke entfallen auf die Herstellungskosten der mit Nachführmechanismen ausgestatteten Heliostaten.
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Ferner ist aus der FR-PS 24 78 280 eine Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie bekannt, bei der die einfallenden Sonnenstrahlen mittels eines beweglichen Heliostaten auf einen mit einem kegelförmigen Reflektor versehenen Ofen gerichtet werden. Da bei einem kegelförmigen Reflektor die Strahlen jedoch mehrmals von den Wänden reflektiert werden, ergibt sich ein geringer Wirkungsgrad.
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Aus der eingangs erwähnten US 40 47 517 ist ein Energieturm bekannt, bei dem Reflektoren mit ebenen Wandungen verwendet werden. Da für den einfallenden Lichtstrom keine Begrenzung auf einen bestimmten Winkelbereich vorgesehen ist, erreicht der Lichtstrom von einigen Heliostaten, die unter größeren Winkeln zu den entsprechenden Reflektoren angeordnet sind, den Ausgangsquerschnitt der Reflektoren nicht und wird demzufolge zurückgeworfen. Auf diese Weise treten Verluste hinsichtlich des von den Heliostaten reflektierten Lichtstromes auf, wodurch sich ein niedriger optischer Wirkungsgrad ergibt.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den gattungsgemäßen Energieturm derart weiterzubilden, daß bei gleichbleibender Anzahl an Heliostaten die Strahlungskonzentration auf die Empfänger und damit der Wirkungsgrad des Energieturms erhöht bzw. bei einer vorgegebenen Strahlungskonzentration auf die Empfänger die Anzahl der komplizierten, kostenaufwendigen Heliostaten verringert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.
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Mit Hilfe der Erfindung kann der von den Heliostaten reflektierte Lichtstrom optimal genutzt werden.
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Die Ausführung der Reflektoren in Form von V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren oder konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren gestattet es, den Wirkungsgrad des Reflektors gegenüber anderen Reflektor- Typen, beispielsweise kegelförmigen Reflektoren, durch eine geringere Zahl von Lichtreflexionen an den Wänden des V- förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators oder des konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators zu erhöhen, was in der Arbeitsweise dieser Konzentratoren begründet liegt.
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Darüber hinaus gestattet es der Einsatz der V-förmigen und konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren, die Folgegenauigkeiten der Heliostaten zu verringern, denn eine Abweichung der Strahlen der Heliostaten von der "anvisierten" Stellung in den Grenzen des Öffnungswinkels führt nach der Wirkungsweise der vorstehend genannten Parabolkonzentratoren zu keiner Verminderung der Konzentration des Lichtstromes auf den Empfänger. Demzufolge können die Anforderungen an die Genauigkeit der Nachlaufsysteme der Heliostaten gesenkt werden, was zu einer Kosteneinsparung führt und die Arbeitszuverlässigkeit des Energieturms steigert.
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Die Anordnung der Austrittsquerschnitte der Reflektoren auf der gleichen Oberfläche erlaubt es, die Empfänger auf einer identischen, jedoch auf der Verschiebevorrichtung befestigten Oberfläche anzuordnen, was die Möglichkeit gibt, bei Betrieb des Energieturmes einen einer Reparatur bedürftigen Empfänger gegen einen anderen betriebsbereiten Empfänger schnell auszuwechseln, was die Arbeitszuverlässigkeit des Energieturms steigert.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips eines Energieturms, bei dem die Reflektoren in Form von V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren horizontal angeordnet sind,
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Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips eines Energieturms, bei dem die Reflektoren in Form von konusförmigen zusammengesetzten Parabolkonzentratoren vertikal angeordnet sind,
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Fig. 3 V-förmige, zusammengesetzte Parabolkonzentratoren mit einer Verschiebevorrichtung in Form eines rotierenden Zylinders und mit gegeneinander schwenkbar angeordneten Wänden,
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Fig. 4 konusförmige, zusammengesetzte Parabolkonzentratoren mit einer Verschiebevorrichtung in Form eines rotierenden Zylinders,
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Fig. 5 Reflektoren mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Austrittsflächen und eine in Form eines Wagens ausgeführte Verschiebevorrichtung,
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Fig. 6 schematisch den Strahlendurchgang bei einem niedrigen Sonnenstand (morgens und abends) für einen Vertikalschnitt durch den Energieturm nach Fig. 1, und
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Fig. 7 schematisch den Strahlendurchgang bei hohem Sonnenstand (mittags) für einen Vertikalschnitt durch den Energieturm nach Fig. 1.
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Der Energieturm besteht aus einem Feld von ausgerichteten Heliostaten 1 (Fig. 1 und 2), die mit Reflektoren 2 optisch verbunden sind, in deren Austrittsquerschnitten Empfänger 3 angeordnet sind, die die Sonnenenergie in eine Wärme- oder Elektroenergie, beispielsweise mit Hilfe von Fotoumformern, umwandeln. Die Reflektoren 2 mit den Empfängern 3 sind auf einem Tragwerk 4 angeordnet, das sowohl horizontal (Fig. 1) in West- Ost-Richtung als auch vertikal (Fig. 2) angeordnet werden kann, wobei die Reflektoren 2 über die gesamte Länge bzw. Höhe des Tragwerks 4 angeordnet sind, was die zweckentsprechende Ausnutzung der Oberfläche des Tragwerks 4 verbessert.
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Die Heliostaten 1 nehmen einigen Raum (Feld) um den Energieturm ein, wobei diese an einem südlichen Bergabhang (Hügelhang) liegen können, was die Kompaktheit ihrer gegenseitigen Anordnung vergrößert.
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Die einzelnen Abschnitte der Reflektoren 2 auf dem Tragwerk 4 werden durch einzelne (gekoppelte) Gruppen von Heliostaten 1 beleuchtet. Ein Teil des Feldes der einen gekoppelten Abschnitt der Reflektoren 2 beleuchtenden Heliostate 1 wird im Raum durch Azimutwinkel ψ (Winkel in Draufsicht auf den Energieturm) und durch Zenitwinkel R (Winkel im Vertikalschnitt), Fig. 1 und 2, begrenzt.
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Die Reflektoren 2 weisen einen Öffnungswinkel γ auf, der im Grenzfall die Lage eines Randstrahls im Reflektor 2 bestimmt. Sämtliche Strahlen, die unter einem Winkel verlaufen, der kleiner als der Öffnungswinkel γ ist, erreichen den Austrittsquerschnitt des Reflektors 2 und fallen dann auf den Empfänger 3 ein.
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Sämtliche Strahlen, die unter einem Winkel verlaufen, der größer als der Öffnungswinkel γ des Reflektors 2 (Fig. 2) ist, erreichen den Austrittsquerschnitt und den Empfänger 3 nicht.
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Die verwendeten Reflektoren 2 weisen Öffnungswinkel von 5° bis 45° auf.
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Die Reflektoren können in Form von V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 (Fig. 3) oder konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2 (Fig. 4) ausgeführt werden.
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Die Reflektoren 2 sind auf dem Tragwerk 4 in der Weise angeordnet, daß sie zueinander unter einem Winkel β von 5° bis 90° (Winkel zwischen den Symmetrieebenen der V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 oder zwischen den Zentralachsen der konusförmigen zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2) geneigt sind.
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Der V-förmige, zusammengesetzte Parabolkonzentrator 2-1 und der konusförmige, zusammengesetzte Parabolkonzentrator 2-2 können eine gleiche Querschnittsform aufweisen, nur daß die V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 eine Symmetrieebene aufweisende trogförmige Konzentratoren darstellen. Die Austrittsquerschnitte der V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 weisen die Form eines Streifens auf, und die Empfänger 3 für die V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 sind auch in Form eines Streifens ausgeführt, dessen Breite gleich der Breite des Austrittsquerschnittes der V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 ist.
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Die Innenflächen der V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 und der konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2 haben eine Spiegelschicht mit hohen Reflexionsfaktoren für das Sonnenlicht.
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Die Wände der V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 (Fig. 3) sind gegeneinander in der Weise verschwenkbar angeordnet, daß diese sich in der Symmetrieebene des Parabolkonzentrators 2-1 schließen können, wodurch die Rückstrahlung des Empfängers 3 bei einer kurzzeitigen Sonneneinstrahlung abnimmt.
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Die konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2 (Fig. 4) werden durch Rotation der Wände der Querschnittsform um die Zentralachse gebildet. Deshalb weisen die Austrittsflächen der konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2 einen runden Querschnitt und die Empfänger 3 dieser Parabolkonzentratoren 2-2 eine runde Querschnittsform mit einem dem Austrittsquerschnitt gleichen Durchmesser auf.
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Zur Vergrößerung des Füllfaktors der durch die Heliostate 1 beleuchteten Oberfläche können die Austrittsquerschnitte der konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2 sechsflächig (Fig. 4) ausgeführt werden.
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In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch den Energieturm nach Fig. 1 und schematisch der Strahlendurchgang dargestellt, wobei veranschaulicht ist, daß die Gruppen (Reihen) der Heliostate 1 die Strahlung auf eine Gruppe von Reflektoren 2 richten.
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In Fig. 6 und 7 ist der Strahlendurchgang bei einem niedrigen und einem hohen Sonnenstand am Horizont (Fig. 6 bzw. 7) dargestellt.
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Für die normale Arbeit der Station ist es nötig, daß die Winkel α&sub1;, α&sub2; zwischen den Senkrechten ≙&sub1; und ≙&sub2; zu den Heliostaten 1-1, 1-2 kleiner oder gleich den Öffnungswinkeln γ der Reflektoren 2 sind.
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Die V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-1 und die konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentratoren 2-2 sind auf dem Tragwerk 4 derart angeordnet, daß deren Austrittsquerschnitte auf gemeinsamen Oberflächen, beispielsweise in einer Ebene (Fig. 5) oder auf einem Zylinder (Fig. 3, 4), liegen.
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Die Empfänger 3 sind auf Verschiebevorrichtungen angeordnet. Falls die Austrittsflächen in einer Ebene (Fig. 5) liegen, ist die Verschiebevorrichtung in Form eines auf geradlinigen Führungen 6 montierten Wagens 5 ausgeführt. Auf dem Wagen 5 sind zwei Gruppen von Empfängern 3 angeordnet: die eine Gruppe befindet sich bei den Austrittsquerschnitten der Reflektoren 2, d. h. im Arbeitsbereich, und auf diesen erfolgt eine Umwandlung der Sonnenenergie, die andere Gruppe befindet sich zu dieser Zeit außerhalb des Arbeitsbereiches, und in dieser können Reparatur- und vorbeugende Arbeiten durchgeführt werden.
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Die Austrittsquerschnitte der Reflektoren 2 können auf einer gemeinsamen Zylinderfläche (Fig. 3 und 4) liegen. Für diesen Fall wird die Verschiebevorrichtung in Form eines auf einer rotierenden Welle 8 befestigten Zylinders 7 ausgeführt, während die Empfänger 3 auf dem rotierenden Zylinder 7angeordnet sind. Hierbei befinden sich die Empfänger 3 zum Teil im Arbeitsbereich bei den Austrittsquerschnitten der Reflektoren 2 und zum Teil außerhalb des Arbeitsbereiches, was es gestattet, im arbeitenden Sonnenkraftwerk vorbeugende Wartungs- und Reparaturarbeiten an den Empfängern 3 durchzuführen, die sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt außerhalb des Arbeitsbereiches befinden.
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Der Energieturm arbeitet wie folgt:
Die Heliostate 1 (Fig. 1 und 2) werden durch eine automatische Steuerung stets auf die Sonne in der Weise ausgerichtet, daß die von ihnen reflektierte Lichtstrahlung auf die am Tragwerk 4 angeordnete Reflektoren 2 einfällt. Die Strahlung wird, nachdem diese in die Reflektoren 2 (konusförmige oder V-förmige, zusammengesetzte Parabolkonzentratoren) eingefallen ist, von einer Spiegelschicht an den Wänden innerhalb des Reflektors 2 reflektiert, breitet sich in Richtung der Austrittsquerschnitte der Reflektoren 2 aus und trifft auf die Empfänger 3 auf. Die Empfänger 3 wandeln die Sonnenenergie in Wärmeenergie, beispielsweise in Dampf für Sonnenkraftwerke mit einem dynamischen Umwandlungszyklus oder in elektrischen Strom mit Hilfe von Fotoumformern um, wobei ein Teil der Sonnenenergie gleichfalls in Wärme umgesetzt wird, wodurch ein Kühlmittel erhitzt wird, das die Temperatur der Fotoumformer auf dem erforderlichen Niveau hält.
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Die Empfänger 3 sind auf der ganzen Länge des Tragwerks 4 angeordnet, was es gestattet, die Oberfläche des Tragwerks 4 optimaler auszunutzen. Hierbei werden die Empfänger 3 mit den Reflektoren 2 als einzelne Einheiten ausgeführt, die über die gesamte Länge montiert werden, was die Montage des Energieturms und dessen Betrieb vereinfacht.
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Das Tragwerk 4 kann horizontal (Fig. 1) in West-Ost-Richtung liegen. Diese Anordnung erlaubt es, die Heliostate 1 am südlichen Abhang in einem hügeligen Land (Hügel, Berge, Schüttungen) anzuordnen, was die Verteilungsdichte der Heliostate 1 erhöht und die Ausnutzung von Grundstücken verbessert. Bei der horizontalen Anordnung des Tragwerks 4 wird deren Bedienung vereinfacht, es sinken die Baukosten.
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Das Tragwerk 4 kann auch vertikal (Fig. 2) angeordnet werden, in diesem Fall können die Heliostate 1 im ebenen Gelände um das Tragwerk 4 liegen und über die ganze Höhe des Tragwerks 4 angeordnete Reflektoren 2 beleuchten, wobei die Heliostate 1 aus den näher liegenden Reihen die unteren Reflektoren 2 und die weiter entfernt liegenden Heliostate 1 die am oberen Rand des Tragwerks 4 befindlichen Reflektoren 2 beleuchten.
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Die Reflektoren 2 weisen Öffnungswinkel von 5° bis 45° auf und schließen miteinander Winkel von 5° bis 90° ein, was es gestattet, die Reflektoren 2 selbst wie auch das Feld der Heliostate 1 optimal auszunutzen.
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Es ist unzweckmäßig, die in Form eines V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators 2-1 bzw. eines konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators 2-2 ausgeführten Reflektoren 2 mit Öffnungswinkeln unterhalb von 5° herzustellen, weil hierbei die Materialintensität bei der Herstellung dieser Parabolkonzentratoren steil ansteigt, die Weglänge des Lichtes in den Reflektoren zunimmt und deren optischer Wirkungsgrad abfällt.
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Die Reflektoren 2 mit einem Öffnungswinkel oberhalb von 45° ergeben praktisch keine Lichtkonzentration im Austrittsquerschnitt.
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Die gegenseitige Anordnung der Reflektoren 2 unter einem Winkel β der weniger als 5° beträgt, ist unzweckmäßig, weil das zu einer unvollständigen Ausnutzung der Möglichkeiten der Reflektoren 2 wegen einer ungerechtfertigt großen Überlappung der von den gekoppelten Heliostaten 1 reflektierten Lichtströme durch die Reflektoren 2 führt, denn die Reflektoren 2 weisen Öffnungswinkel oberhalb von 5° auf.
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Die gegenseitige Anordnung der Reflektoren 2 unter einem Winkel der größer als 90° ist, ist auch unzweckmäßig, weil einer derartigen Anordnung Öffnungswinkel oberhalb von 45° entsprechen müssen, was, wie oben gezeigt ist, keine praktische Vergrößerung der Konzentration am Ausgang des Reflektors 2 ergibt.
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Die Heliostaten 1 beleuchten in einzelnen Gruppen einzelne Gruppen von Reflektoren 2 (Fig. 5).
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Für einen Normalbetrieb des Energieturms ist es nötig, daß die Winkel zwischen den Senkrechten ≙&sub1; und ≙&sub2; (Fig. 6 und 7) zu den gekoppelten (optisch verbundenen) Heliostaten 1 kleiner oder gleich dem Öffnungswinkel γ der Reflektoren 2 sind. Diese Lage wird in Fig. 6 verdeutlicht, die die Arbeit der Heliostate 1 bei einem niedrigen Sonnenstand am Horizont in Morgen- und Abendstunden schematisch darstellt.
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Die Sonnenstrahlung fällt auf die Heliostaten 1 unter einem Winkel φ zur Horizontalebene ein, wobei ≙&sub1; und ≙&sub2; die Senkrechten zur Ebene des Heliostaten 1-1 bzw. 1-2, R ein Winkel zwischen der Senkrechten ≙&sub3; zum Eintrittsquerschnitt des Reflektors 2 und der Richtung der Strahlung vom Heliostaten 1-1, α&sub1; und α&sub2; Winkel zwischen den Senkrechten auf die Heliostaten 1-1 und 1-2 und der Horizontalebene sind. Der Winkel zwischen der Senkrechten ≙&sub1; auf den oberen Heliostaten 1-1 und der Richtung der auf den Reflektor 2 reflektierten Strahlung beträgt @O:&udf57;°Kg&udf56;+&udf57;°Kf&udf56;:2&udf54;, während dieser für den Heliostaten 1-2 gleich @O:&udf57;°Kg&udf56;^&udf57;°Kf&udf56;:2&udf54; ist. Der Winkel zwischen den Senkrechten ≙&sub1; und ≙&sub2; auf die gekoppelten Heliostaten 1-1 und 1-2 (d. h. auf die mit einem oder mit einer Gruppe von Reflektoren 2 optisch verbundenen Heliostaten) beträgt.
&udf57;°Ka&udf56;É + &udf57;°Ka&udf56;Ê = @W:&udf57;°Kg&udf56;^&udf57;°Kf&udf56;:2&udf54; + @W:&udf57;°Kg&udf56;+&udf57;°Kf&udf56;:2&udf54; = &udf57;°Kg&udf56;&udf53;zl10&udf54;
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Ähnlich kann man für die Mittagssonne (Fig. 7) zeigen, daß der Winkel zwischen den Senkrechten ≙&sub1; und ≙&sub2; auf die Heliostaten 1-1 und 1-2 gleich
&udf57;°Ka&udf56;È ^ &udf57;°Ka&udf56;Ë = @W:&udf57;°Kg&udf56;+&udf57;°Kf&udf56;:2&udf54; ^ @W:&udf57;°Kg&udf56;^&udf57;°Kf&udf56;:2&udf54; = &udf57;°Kg&udf56;&udf53;zl10&udf54;ist.
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Bei einem beliebigen Sonnenstand unterschreiten die Winkel zwischen den Senkrechten ≙&sub1; und ≙&sub2; auf die äußeren gekoppelten Heliostaten 1 den Öffnungswinkel γ.
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Die oben angeführten Erwägungen zeigen, daß, wenn die Abweichungen von der "anvisierten" Stellung der Heliostate 1 den Winkel γ der gekoppelten Reflektoren 2 unterschreiten, ein derartiger Fehler der Nachführsysteme keine Lichtverluste verursacht und sich auf die Funktion des Energieturms nicht auswirkt.
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Die Konzentration der Sonnenenergie auf dem Empfänger 3 wird durch Anlegen der einzelnen Lichtströme von den Heliostaten 1 und durch Einengung des Lichtschnitts der Reflektoren 2 erreicht, wobei die Strahlungskonzentration auf den Eintrittsquerschnitt des einen Reflektors 2 proportional zur Beziehung ist: °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Hierin sind
- S i - die Fläche des Heliostaten 1 mit der laufenden Nummer i,
S j - die Fläche des Eintrittsquerschnitts eines Reflektors 2 mit der laufenden Nummer j,
φ, α - der Winkel zwischen den Senkrechten ≙&sub1; und ≙&sub2; auf die Oberfläche der Heliostaten 1-1 und 1-2 und der Richtung auf die Sonne zu.
N - die Anzahl der Heliostaten 1-1 und 1-2, die ihre Strahlung auf die Reflektoren 2 richten,
Z - die Anzahl der durch die gekoppelten Heliostaten 1-1 und 1-2 beleuchteten Reflektoren 2,
R - der Winkel zwischen der Senkrechten ≙&sub3; auf den Eintrittsquerschnitt eines Reflektors 2 und der Richtung auf einen gekoppelten Heliostaten 1-1 zu,
R i - der optische Wirkungsgrad des Heliostaten 1.
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Die Konzentration der Strahlung von einem Reflektor 2 auf dem Empfänger 3 beträgt für den V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrator 2-1°=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;für den konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrator 2-2°=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz6&udf54; &udf53;vu10&udf54;wobei R j den optischen Wirkungsgrad des V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators 2-1 oder des konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators 2-2 bezeichnet.
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Hierbei wurde berücksichtigt, daß die Konzentration der Strahlung für den V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrator 2-1 als °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;definiert wurde,
wobei S i - den Austrittsquerschnitt des V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators (bzw. des konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators) darstellt.
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Die Konzentration der Strahlung für den konusförmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrator 2-2 wird durch das Verhältnis °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;angegeben.
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Die Wände des V-förmigen, zusammengesetzten Parabolkonzentrators 2-1 (Fig. 3) sind gegeneinander schwenkbar angeordnet. Bei einer kurzzeitigen Unterbrechung der Sonneneinstrahlung, beispielsweise wegen einer zeitweiligen Bewölkung, schließen sich die Wände dieses Parabolkonzentrators 2-1 in deren Symmetrieebene automatisch, indem diese beim Verschwenken aufeinander zukommen. Hierbei reflektieren die Wände die durch die Empfänger 3 ausgestrahlte Wärme zurück, wodurch die Temperatur des Kühlmittels bei den Empfängern 3 aufrechterhalten und der gesamte Wirkungsgrad der Energieumwandlung verbessert wird. Die Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur bei den Empfängern 3 im Laufe des gesamten Arbeitszyklus ist von besonderer Tragweite für die Dampf als Kühlmittel in den dynamischen Zyklen der Energieumwandlung verwendenden Energietürme.
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Die Empfänger 3 sind auf den Verschiebevorrichtungen montiert, was es gestattet, die in den Austrittsquerschnitten der Reflektoren 2 befindlichen Empfänger 3 gegen betriebsbereite Empfänger 3 schnell auszutauschen.
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Die Austrittsquerschnitte der Reflektoren 2 liegen auf einer gemeinsamen Oberfläche. Ist diese Oberfläche in Form einer Ebene (Fig. 5) ausgeführt, so kann die Verschiebevorrichtung für die Empfänger 3 in Form eines auf den Führungen 6 montierten Wagens 5 ausgeführt werden. Durch Verschiebung des Wagens 5 werden die Empfänger 3 in den Arbeitsbereich eingeführt bzw. aus diesem herausgeführt.
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Liegen die Austrittsquerschnitte der Reflektoren 2 auf einer Zylinderfläche (Fig. 3, 4), so stellt die Verschiebevorrichtung einen Zylinder 7 mit den darauf befestigten Empfängern 3 dar. Durch Rotation des Zylinders 7 um die rotierende Welle 8 werden die Empfänger 3 in den Arbeitsbereich eingeführt bzw. aus diesem herausgeführt.
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An den aus dem Arbeitsbereich herausgeführten Empfängern 3 können Reparatur- und vorbeugende Wartungsarbeiten vorgenommen werden.